Kính thiên văn vũ trụ James Webb, kế thừa của Kính thiên văn vũ trụ Hubble, là ưu tiên hàng đầu của tài trợ thiên văn học của chính phủ Canada. Các dự án khác, các nhà thiên văn học cho biết, đang bị đe dọa bởi việc cắt giảm ngân sách.
(Ảnh: © ESA)
Kính viễn vọng không gian James Webb của NASA, dự kiến ra mắt vào năm 2021, sẽ thăm dò vũ trụ để khám phá lịch sử của vũ trụ từ Vụ nổ lớn đến sự hình thành hành tinh ngoài hành tinh và hơn thế nữa. Nó sẽ tập trung vào bốn lĩnh vực chính: ánh sáng đầu tiên trong vũ trụ, tập hợp các thiên hà trong vũ trụ sơ khai, sự ra đời của các ngôi sao và hệ thống tiền đạo và các hành tinh (bao gồm cả nguồn gốc của sự sống.)
Kính thiên văn vũ trụ James Webb (JWST) sẽ ra mắt trên một tên lửa Ariane 5 từ Guiana thuộc Pháp, sau đó mất 30 ngày để bay một triệu dặm để về nhà của nó vĩnh viễn: một điểm Lagrange, hoặc một địa điểm hấp dẫn ổn định trong không gian. Nó sẽ quay quanh L2, một điểm trong không gian gần Trái đất nằm đối diện với mặt trời. Đây là một điểm phổ biến đối với một số kính viễn vọng không gian khác, bao gồm Kính thiên văn vũ trụ Herschel và Đài quan sát vũ trụ Planck.
Tàu vũ trụ trị giá 8,8 tỷ USD cũng được kỳ vọng sẽ chụp được những bức ảnh đáng kinh ngạc về các thiên thể giống như người tiền nhiệm của nó, Kính viễn vọng Không gian Hubble. May mắn cho các nhà thiên văn học, Kính thiên văn vũ trụ Hubble vẫn có sức khỏe tốt và có khả năng hai kính viễn vọng sẽ hoạt động cùng nhau trong những năm đầu tiên của JWST. JWST cũng sẽ xem xét các ngoại hành tinh mà Kính viễn vọng Không gian Kepler tìm thấy hoặc theo dõi các quan sát thời gian thực từ các kính viễn vọng không gian mặt đất.
Khoa học JWST
Nhiệm vụ khoa học của JWST chủ yếu được chia thành bốn lĩnh vực:
- Ánh sáng đầu tiên và reionization: Điều này đề cập đến giai đoạn đầu của vũ trụ sau khi Vụ nổ lớn bắt đầu vũ trụ như chúng ta biết ngày nay. Trong giai đoạn đầu tiên sau Vụ nổ lớn, vũ trụ là một biển các hạt (như electron, proton và neutron), và ánh sáng không thể nhìn thấy cho đến khi vũ trụ đủ lạnh để các hạt này bắt đầu kết hợp. Một điều nữa JWST sẽ nghiên cứu là những gì đã xảy ra sau khi những ngôi sao đầu tiên hình thành; thời đại này được gọi là "kỷ nguyên tái sinh" bởi vì nó đề cập đến khi hydro trung tính được tái tạo (được tạo ra để có điện tích trở lại) bởi bức xạ từ những ngôi sao đầu tiên này.
- Hội các thiên hà: Nhìn vào các thiên hà là một cách hữu ích để xem vật chất được tổ chức trên quy mô khổng lồ như thế nào, điều này cho chúng ta gợi ý về cách thức vũ trụ phát triển. Các thiên hà xoắn ốc và elip mà chúng ta thấy ngày nay thực sự phát triển từ các hình dạng khác nhau trong hàng tỷ năm và một trong những mục tiêu của JWST là nhìn lại các thiên hà sớm nhất để hiểu rõ hơn về sự tiến hóa đó. Các nhà khoa học cũng đang cố gắng tìm hiểu làm thế nào chúng ta có được sự đa dạng của các thiên hà có thể nhìn thấy ngày nay và các cách thức hiện tại mà các thiên hà hình thành và lắp ráp.
- Sự ra đời của các ngôi sao và hệ thống tiền điện tử: "Trụ cột sáng tạo" của Eagle Nebula là một số nơi sinh ra các ngôi sao nổi tiếng nhất. Các ngôi sao xuất hiện trong các đám mây khí và khi các ngôi sao lớn lên, áp suất bức xạ mà chúng gây ra sẽ thổi bay khí kén (có thể được sử dụng lại cho các ngôi sao khác, nếu không phân tán quá rộng.) Tuy nhiên, rất khó nhìn thấy bên trong khí ga. Mắt hồng ngoại của JWST sẽ có thể nhìn vào các nguồn nhiệt, bao gồm cả những ngôi sao được sinh ra trong những cái kén này.
- Các hành tinh và nguồn gốc của sự sống: Thập kỷ vừa qua đã chứng kiến một số lượng lớn các ngoại hành tinh được phát hiện, bao gồm cả Kính viễn vọng Không gian Kepler tìm kiếm hành tinh của NASA. Các cảm biến mạnh mẽ của JWST sẽ có thể nhìn vào các hành tinh này ở độ sâu sâu hơn, bao gồm (trong một số trường hợp) chụp ảnh bầu khí quyển của chúng. Hiểu được bầu khí quyển và điều kiện hình thành của các hành tinh có thể giúp các nhà khoa học dự đoán tốt hơn nếu một số hành tinh nhất định có thể ở được hay không.
Dụng cụ trên tàu
JWST sẽ được trang bị bốn dụng cụ khoa học.
- Camera cận hồng ngoại (NIRCam): Được cung cấp bởi Đại học Arizona, camera hồng ngoại này sẽ phát hiện ánh sáng từ các ngôi sao trong các thiên hà và các ngôi sao gần đó trong Dải Ngân hà. Nó cũng sẽ tìm kiếm ánh sáng từ các ngôi sao và thiên hà hình thành sớm trong cuộc sống của vũ trụ. NIRCam sẽ được trang bị các đoạn có thể chặn ánh sáng của một vật thể sáng, làm cho các vật thể mờ gần các ngôi sao đó (như các hành tinh) có thể nhìn thấy được.
- Máy quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec): NIRSpec sẽ quan sát đồng thời 100 vật thể, tìm kiếm các thiên hà đầu tiên hình thành sau Vụ nổ lớn. NIRSpec được Cơ quan Vũ trụ châu Âu cung cấp với sự giúp đỡ từ Trung tâm bay không gian Goddard của NASA.
- Thiết bị hồng ngoại giữa (MIRI): MIRI sẽ tạo ra những bức ảnh không gian tuyệt vời về các thiên thể ở xa, theo truyền thống chụp ảnh thiên văn của Hubble. Máy quang phổ là một phần của thiết bị sẽ cho phép các nhà khoa học thu thập thêm các chi tiết vật lý về các vật thể ở xa trong vũ trụ. MIRI sẽ phát hiện các thiên hà xa xôi, sao chổi mờ nhạt, hình thành các ngôi sao và vật thể trong Vành đai Kuiper. MIRI được xây dựng bởi Hiệp hội Châu Âu với Cơ quan Vũ trụ Châu Âu và Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA.
- Cảm biến hướng dẫn tốt / Máy chụp ảnh cận cảnh và máy quang phổ Slitless (FGS / NIRISS): Công cụ do Cơ quan Vũ trụ Canada chế tạo này giống như hai công cụ trong một. Thành phần FGS chịu trách nhiệm giữ JWST chỉ đúng hướng chính xác trong quá trình điều tra khoa học của nó. NIRISS sẽ tìm ra vũ trụ để tìm chữ ký của ánh sáng đầu tiên trong vũ trụ và tìm kiếm và mô tả các hành tinh ngoài hành tinh.
Kính thiên văn cũng sẽ trang bị kính râm cỡ sân tennis và gương 21,3 feet (6,5 mét) - chiếc gương lớn nhất từng được phóng lên vũ trụ. Những thành phần đó sẽ không phù hợp với tên lửa phóng JWST, vì vậy cả hai sẽ mở ra khi kính viễn vọng ở trong không gian.
Lịch sử JWST
James Webb người đàn ông
JWST được đặt theo tên của cựu giám đốc NASA James Webb. Webb chịu trách nhiệm của cơ quan vũ trụ từ năm 1961 đến năm 1968, nghỉ hưu chỉ vài tháng trước khi NASA đưa người đàn ông đầu tiên lên mặt trăng.
Mặc dù nhiệm kỳ của Webb với tư cách là quản trị viên của NASA có liên quan chặt chẽ nhất với chương trình mặt trăng Apollo, ông cũng được coi là một nhà lãnh đạo trong khoa học vũ trụ. Ngay cả trong thời kỳ hỗn loạn chính trị lớn, Webb đã đặt ra các mục tiêu khoa học của NASA, viết rằng việc phóng một kính viễn vọng không gian lớn sẽ là mục tiêu chính của cơ quan vũ trụ. [Xem hình ảnh của JWST, Người kế nhiệm của Hubble]
NASA đã phát động hơn 75 nhiệm vụ khoa học vũ trụ dưới sự hướng dẫn của Webb. Chúng bao gồm các nhiệm vụ nghiên cứu về mặt trời, các ngôi sao và các thiên hà cũng như không gian ngay trên bầu khí quyển của Trái đất.
Báo cáo bổ sung của Miriam Kramer, nhà văn nhân viên Space.com.
